Schablonendruck bringt Elektronikindustrie voran
Aktuelle Entwicklungstendenzen in der Elektronikindustrie hin zu kleineren, schnelleren und vor allem preisgünstigeren Produkten haben zu einem erhöhten Gebrauch fortschrittlicher integrierter Hochleistungsschaltungen und einer schnelleren Akzeptanz der Flip-Chip-Technologien geführt. Die Attraktivität der Flip-Chip-Technologie liegt insbesondere in ihrer hervorragenden elektrischen Leistungsfähigkeit, ihrer höheren Wärmeleitfähigkeit und den Input/Output-Zahlen, alles zwingende Forderungen für die Anwendung von Hochleistungshalbleitern. Die Einführung der stromlosen Vernickelung zur Abscheidung einer Grundmetallisierung, in Verbindung mit dem Schablonendruck für die Bildung von neu aufgekommenen bleifreien Lötpasten aus Sn4%Ag0.5%Cu und Sn3.5%Ag hat zur Realisierung der Flip-Chip-Bumping-Technologie geführt. Dies brachte viele Errungenschaften im großen Bereich der Halbleiterverpackung. Neuste Forschungen am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration/Technische Universität Berlin haben Ultrafein-Pitch-Bumping bei niedrigeren Pitchraten als 120µm für periphere Chip-Pad-Arrays und bis zu 120µm für Area-Pad-Arrays demonstriert. Der industrielle Partner des IZM fertigte fortschrittliche, sehr dünne galvanoplastische Schablonen (20µm Dicke) an, wobei sehr viel Wert auf die Foliendehnbarkeit, die Rauheit und die Behandlung des Schablonenrahmens gelegt wurde. Das Fraunhofer IZM hat Pasten vom UFP-Typ 8 gedruckt und Reflow-Lötung bei einem Pitch von 60µm durchgeführt. Die Machbarkeitsstudien auf 6-Zoll-Scheiben (Wafer) führten zu einer Bump-Höhe von 28µm ± 3µm. UFP-Studien konzentrierten sich vornehmlich auf innovative ultrafeine Pasten und neue Entwicklungen bei mit Laserschnitt und galvanoplastisch hergestellten Druckschablonen, die als einzige wirtschaftliche Alternative für Wafer mit über 50.000 Pads erscheinen. Als Alternative zum Schablonendruck entwickeln die Forschern am Fraunhofer IZM Verfahren, um Pasten in trockenen Lötstopps zu drucken (Paste-in-Resist-Technologie). Besonders fortschrittliche laminierte Resists von bis zu 50µm Stärke können lithografisch geöffnet werden, um Öffnungen für den Pastendruck zu bieten. Mit dieser technologischen Möglichkeit sind Pastenfreigabeprobleme nicht mehr ein bestimmender Faktor für die Einheitlichkeit und das Ergebnis von Löthöckern. Folglich führt Reflow-Lötung zu qualitativ hochwertigen Löthöckern jeder gewünschten Blei-Zinn oder bleifreien Zusammensetzung auf autokatalytischen Ni/Au UBM-Pads. Paste-in-Resist-Technologie verfügt über das Potenzial, die ultrafeinen Pitch-Grenzen konventionellen Schablonendrucks weiter zu senken. Sie bietet auch den Vorteil von Wafern mit verschiedenen ternären bleifreien Kompositionen zu bumpen und deshalb konventionelle galvanische Bumping-Technologien zu ergänzen. Bild: Bleifreies Bumpen bei 60µm Pitch